on_each_cpu(): kill unused 'retry' parameter
[linux-2.6.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113 #include        <linux/debugobjects.h>
114
115 #include        <asm/cacheflush.h>
116 #include        <asm/tlbflush.h>
117 #include        <asm/page.h>
118
119 /*
120  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
121  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
122  *
123  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
124  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
125  *
126  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
127  */
128
129 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
130 #define DEBUG           1
131 #define STATS           1
132 #define FORCED_DEBUG    1
133 #else
134 #define DEBUG           0
135 #define STATS           0
136 #define FORCED_DEBUG    0
137 #endif
138
139 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
140 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
141 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
142
143 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
144 /*
145  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
146  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
147  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
148  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
149  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
150  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
151  * Note that increasing this value may disable some debug features.
152  */
153 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
154 #endif
155
156 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
157 /*
158  * Enforce a minimum alignment for all caches.
159  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
160  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
161  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
162  * some debug features.
163  */
164 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
165 #endif
166
167 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
168 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
169 #endif
170
171 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
172 #if DEBUG
173 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
174                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
175                          SLAB_CACHE_DMA | \
176                          SLAB_STORE_USER | \
177                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
178                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
179                          SLAB_DEBUG_OBJECTS)
180 #else
181 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
182                          SLAB_CACHE_DMA | \
183                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
184                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
185                          SLAB_DEBUG_OBJECTS)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[];  /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          */
274 };
275
276 /*
277  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
278  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
279  */
280 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
281 struct arraycache_init {
282         struct array_cache cache;
283         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
284 };
285
286 /*
287  * The slab lists for all objects.
288  */
289 struct kmem_list3 {
290         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
291         struct list_head slabs_full;
292         struct list_head slabs_free;
293         unsigned long free_objects;
294         unsigned int free_limit;
295         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
296         spinlock_t list_lock;
297         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
298         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
299         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
300         int free_touched;               /* updated without locking */
301 };
302
303 /*
304  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
305  */
306 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
307 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
308 #define CACHE_CACHE 0
309 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
310 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
311
312 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
313                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
314 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
315                         int node);
316 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
317 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
318
319 /*
320  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
321  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
322  */
323 static __always_inline int index_of(const size_t size)
324 {
325         extern void __bad_size(void);
326
327         if (__builtin_constant_p(size)) {
328                 int i = 0;
329
330 #define CACHE(x) \
331         if (size <=x) \
332                 return i; \
333         else \
334                 i++;
335 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
336 #undef CACHE
337                 __bad_size();
338         } else
339                 __bad_size();
340         return 0;
341 }
342
343 static int slab_early_init = 1;
344
345 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
346 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
347
348 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
349 {
350         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
353         parent->shared = NULL;
354         parent->alien = NULL;
355         parent->colour_next = 0;
356         spin_lock_init(&parent->list_lock);
357         parent->free_objects = 0;
358         parent->free_touched = 0;
359 }
360
361 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
362         do {                                                            \
363                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
364                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
365         } while (0)
366
367 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
368         do {                                                            \
369         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
372         } while (0)
373
374 /*
375  * struct kmem_cache
376  *
377  * manages a cache.
378  */
379
380 struct kmem_cache {
381 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
382         struct array_cache *array[NR_CPUS];
383 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
384         unsigned int batchcount;
385         unsigned int limit;
386         unsigned int shared;
387
388         unsigned int buffer_size;
389         u32 reciprocal_buffer_size;
390 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
391
392         unsigned int flags;             /* constant flags */
393         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
394
395 /* 4) cache_grow/shrink */
396         /* order of pgs per slab (2^n) */
397         unsigned int gfporder;
398
399         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
400         gfp_t gfpflags;
401
402         size_t colour;                  /* cache colouring range */
403         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
404         struct kmem_cache *slabp_cache;
405         unsigned int slab_size;
406         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
407
408         /* constructor func */
409         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *);
410
411 /* 5) cache creation/removal */
412         const char *name;
413         struct list_head next;
414
415 /* 6) statistics */
416 #if STATS
417         unsigned long num_active;
418         unsigned long num_allocations;
419         unsigned long high_mark;
420         unsigned long grown;
421         unsigned long reaped;
422         unsigned long errors;
423         unsigned long max_freeable;
424         unsigned long node_allocs;
425         unsigned long node_frees;
426         unsigned long node_overflow;
427         atomic_t allochit;
428         atomic_t allocmiss;
429         atomic_t freehit;
430         atomic_t freemiss;
431 #endif
432 #if DEBUG
433         /*
434          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
435          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
436          * object size including these internal fields, the following two
437          * variables contain the offset to the user object and its size.
438          */
439         int obj_offset;
440         int obj_size;
441 #endif
442         /*
443          * We put nodelists[] at the end of kmem_cache, because we want to size
444          * this array to nr_node_ids slots instead of MAX_NUMNODES
445          * (see kmem_cache_init())
446          * We still use [MAX_NUMNODES] and not [1] or [0] because cache_cache
447          * is statically defined, so we reserve the max number of nodes.
448          */
449         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
450         /*
451          * Do not add fields after nodelists[]
452          */
453 };
454
455 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
456 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
457
458 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
459 /*
460  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
461  * cpucache drain/refill cycles.
462  *
463  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
464  * which could lock up otherwise freeable slabs.
465  */
466 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
467 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
468
469 #if STATS
470 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
471 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
472 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
473 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
474 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
475 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
476         do {                                                            \
477                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
478                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
479         } while (0)
480 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
481 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
482 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
483 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
484 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
485         do {                                                            \
486                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
487                         (x)->max_freeable = i;                          \
488         } while (0)
489 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
490 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
491 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
492 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
493 #else
494 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
495 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
496 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
497 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
498 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
499 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
500 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
501 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
502 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
503 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
504 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
505 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
506 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
507 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
508 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
509 #endif
510
511 #if DEBUG
512
513 /*
514  * memory layout of objects:
515  * 0            : objp
516  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
517  *              the end of an object is aligned with the end of the real
518  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
519  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
520  *              redzone word.
521  * cachep->obj_offset: The real object.
522  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
523  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
524  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
525  */
526 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
527 {
528         return cachep->obj_offset;
529 }
530
531 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
532 {
533         return cachep->obj_size;
534 }
535
536 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
537 {
538         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
539         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
540                                       sizeof(unsigned long long));
541 }
542
543 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
544 {
545         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
546         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
547                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
548                                               sizeof(unsigned long long) -
549                                               REDZONE_ALIGN);
550         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
551                                        sizeof(unsigned long long));
552 }
553
554 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
555 {
556         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
557         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
558 }
559
560 #else
561
562 #define obj_offset(x)                   0
563 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
564 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
565 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
566 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
567
568 #endif
569
570 /*
571  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
572  */
573 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
574 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
575 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
576
577 /*
578  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
579  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
580  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
581  */
582 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
583 {
584         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
585 }
586
587 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
588 {
589         page = compound_head(page);
590         BUG_ON(!PageSlab(page));
591         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
592 }
593
594 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
595 {
596         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
597 }
598
599 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
600 {
601         BUG_ON(!PageSlab(page));
602         return (struct slab *)page->lru.prev;
603 }
604
605 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
606 {
607         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
608         return page_get_cache(page);
609 }
610
611 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
612 {
613         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
614         return page_get_slab(page);
615 }
616
617 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
618                                  unsigned int idx)
619 {
620         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
621 }
622
623 /*
624  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
625  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
626  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
627  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
628  */
629 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
630                                         const struct slab *slab, void *obj)
631 {
632         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
633         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
634 }
635
636 /*
637  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
638  */
639 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
640 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
641 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
642         CACHE(ULONG_MAX)
643 #undef CACHE
644 };
645 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
646
647 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
648 struct cache_names {
649         char *name;
650         char *name_dma;
651 };
652
653 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
654 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
655 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
656         {NULL,}
657 #undef CACHE
658 };
659
660 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
661     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
662 static struct arraycache_init initarray_generic =
663     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
664
665 /* internal cache of cache description objs */
666 static struct kmem_cache cache_cache = {
667         .batchcount = 1,
668         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
669         .shared = 1,
670         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
671         .name = "kmem_cache",
672 };
673
674 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
675
676 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
677
678 /*
679  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
680  * for other slabs "off slab".
681  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
682  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
683  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
684  *
685  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
686  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
687  * then comes back up during hotplug
688  */
689 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
690 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
691
692 static inline void init_lock_keys(void)
693
694 {
695         int q;
696         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
697
698         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
699                 for_each_node(q) {
700                         struct array_cache **alc;
701                         int r;
702                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
703                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
704                                 continue;
705                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
706                         alc = l3->alien;
707                         /*
708                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
709                          * should go away when common slab code is taught to
710                          * work even without alien caches.
711                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
712                          * for alloc_alien_cache,
713                          */
714                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
715                                 continue;
716                         for_each_node(r) {
717                                 if (alc[r])
718                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
719                                              &on_slab_alc_key);
720                         }
721                 }
722                 s++;
723         }
724 }
725 #else
726 static inline void init_lock_keys(void)
727 {
728 }
729 #endif
730
731 /*
732  * Guard access to the cache-chain.
733  */
734 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
735 static struct list_head cache_chain;
736
737 /*
738  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
739  * until the general caches are up.
740  */
741 static enum {
742         NONE,
743         PARTIAL_AC,
744         PARTIAL_L3,
745         FULL
746 } g_cpucache_up;
747
748 /*
749  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
750  */
751 int slab_is_available(void)
752 {
753         return g_cpucache_up == FULL;
754 }
755
756 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
757
758 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
759 {
760         return cachep->array[smp_processor_id()];
761 }
762
763 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
764                                                         gfp_t gfpflags)
765 {
766         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
767
768 #if DEBUG
769         /* This happens if someone tries to call
770          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
771          * the generic caches are initialized.
772          */
773         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
774 #endif
775         if (!size)
776                 return ZERO_SIZE_PTR;
777
778         while (size > csizep->cs_size)
779                 csizep++;
780
781         /*
782          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
783          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
784          * for large kmalloc calls required.
785          */
786 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
787         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
788                 return csizep->cs_dmacachep;
789 #endif
790         return csizep->cs_cachep;
791 }
792
793 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
794 {
795         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
796 }
797
798 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
799 {
800         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
801 }
802
803 /*
804  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
805  */
806 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
807                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
808                            unsigned int *num)
809 {
810         int nr_objs;
811         size_t mgmt_size;
812         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
813
814         /*
815          * The slab management structure can be either off the slab or
816          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
817          * slab is used for:
818          *
819          * - The struct slab
820          * - One kmem_bufctl_t for each object
821          * - Padding to respect alignment of @align
822          * - @buffer_size bytes for each object
823          *
824          * If the slab management structure is off the slab, then the
825          * alignment will already be calculated into the size. Because
826          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
827          * correct alignment when allocated.
828          */
829         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
830                 mgmt_size = 0;
831                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
832
833                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
834                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
835         } else {
836                 /*
837                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
838                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
839                  * least @align. In the worst case, this result will
840                  * be one greater than the number of objects that fit
841                  * into the memory allocation when taking the padding
842                  * into account.
843                  */
844                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
845                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
846
847                 /*
848                  * This calculated number will be either the right
849                  * amount, or one greater than what we want.
850                  */
851                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
852                        > slab_size)
853                         nr_objs--;
854
855                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
856                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
857
858                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
859         }
860         *num = nr_objs;
861         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
862 }
863
864 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
865
866 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
867                         char *msg)
868 {
869         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
870                function, cachep->name, msg);
871         dump_stack();
872 }
873
874 /*
875  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
876  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
877  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
878  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
879  * line
880   */
881
882 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
883 static int numa_platform __read_mostly = 1;
884 static int __init noaliencache_setup(char *s)
885 {
886         use_alien_caches = 0;
887         return 1;
888 }
889 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
890
891 #ifdef CONFIG_NUMA
892 /*
893  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
894  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
895  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
896  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
897  */
898 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
899
900 static void init_reap_node(int cpu)
901 {
902         int node;
903
904         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
905         if (node == MAX_NUMNODES)
906                 node = first_node(node_online_map);
907
908         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
909 }
910
911 static void next_reap_node(void)
912 {
913         int node = __get_cpu_var(reap_node);
914
915         node = next_node(node, node_online_map);
916         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
917                 node = first_node(node_online_map);
918         __get_cpu_var(reap_node) = node;
919 }
920
921 #else
922 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
923 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
924 #endif
925
926 /*
927  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
928  * via the workqueue/eventd.
929  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
930  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
931  * lock.
932  */
933 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
934 {
935         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
936
937         /*
938          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
939          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
940          * at that time.
941          */
942         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
943                 init_reap_node(cpu);
944                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
945                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
946                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
947         }
948 }
949
950 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
951                                             int batchcount)
952 {
953         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
954         struct array_cache *nc = NULL;
955
956         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
957         if (nc) {
958                 nc->avail = 0;
959                 nc->limit = entries;
960                 nc->batchcount = batchcount;
961                 nc->touched = 0;
962                 spin_lock_init(&nc->lock);
963         }
964         return nc;
965 }
966
967 /*
968  * Transfer objects in one arraycache to another.
969  * Locking must be handled by the caller.
970  *
971  * Return the number of entries transferred.
972  */
973 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
974                 struct array_cache *from, unsigned int max)
975 {
976         /* Figure out how many entries to transfer */
977         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
978
979         if (!nr)
980                 return 0;
981
982         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
983                         sizeof(void *) *nr);
984
985         from->avail -= nr;
986         to->avail += nr;
987         to->touched = 1;
988         return nr;
989 }
990
991 #ifndef CONFIG_NUMA
992
993 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
994 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
995
996 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
997 {
998         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
999 }
1000
1001 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1002 {
1003 }
1004
1005 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1006 {
1007         return 0;
1008 }
1009
1010 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1011                 gfp_t flags)
1012 {
1013         return NULL;
1014 }
1015
1016 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1017                  gfp_t flags, int nodeid)
1018 {
1019         return NULL;
1020 }
1021
1022 #else   /* CONFIG_NUMA */
1023
1024 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1025 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1026
1027 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1028 {
1029         struct array_cache **ac_ptr;
1030         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1031         int i;
1032
1033         if (limit > 1)
1034                 limit = 12;
1035         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1036         if (ac_ptr) {
1037                 for_each_node(i) {
1038                         if (i == node || !node_online(i)) {
1039                                 ac_ptr[i] = NULL;
1040                                 continue;
1041                         }
1042                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1043                         if (!ac_ptr[i]) {
1044                                 for (i--; i >= 0; i--)
1045                                         kfree(ac_ptr[i]);
1046                                 kfree(ac_ptr);
1047                                 return NULL;
1048                         }
1049                 }
1050         }
1051         return ac_ptr;
1052 }
1053
1054 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1055 {
1056         int i;
1057
1058         if (!ac_ptr)
1059                 return;
1060         for_each_node(i)
1061             kfree(ac_ptr[i]);
1062         kfree(ac_ptr);
1063 }
1064
1065 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1066                                 struct array_cache *ac, int node)
1067 {
1068         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1069
1070         if (ac->avail) {
1071                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1072                 /*
1073                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1074                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1075                  * into the free lists and getting them back later.
1076                  */
1077                 if (rl3->shared)
1078                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1079
1080                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1081                 ac->avail = 0;
1082                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1083         }
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1088  */
1089 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1090 {
1091         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1092
1093         if (l3->alien) {
1094                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1095
1096                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1097                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1098                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1099                 }
1100         }
1101 }
1102
1103 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1104                                 struct array_cache **alien)
1105 {
1106         int i = 0;
1107         struct array_cache *ac;
1108         unsigned long flags;
1109
1110         for_each_online_node(i) {
1111                 ac = alien[i];
1112                 if (ac) {
1113                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1114                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1115                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1116                 }
1117         }
1118 }
1119
1120 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1121 {
1122         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1123         int nodeid = slabp->nodeid;
1124         struct kmem_list3 *l3;
1125         struct array_cache *alien = NULL;
1126         int node;
1127
1128         node = numa_node_id();
1129
1130         /*
1131          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1132          * cache on this cpu.
1133          */
1134         if (likely(slabp->nodeid == node))
1135                 return 0;
1136
1137         l3 = cachep->nodelists[node];
1138         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1139         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1140                 alien = l3->alien[nodeid];
1141                 spin_lock(&alien->lock);
1142                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1143                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1144                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1145                 }
1146                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1147                 spin_unlock(&alien->lock);
1148         } else {
1149                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1150                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1151                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1152         }
1153         return 1;
1154 }
1155 #endif
1156
1157 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1158 {
1159         struct kmem_cache *cachep;
1160         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1161         int node = cpu_to_node(cpu);
1162         node_to_cpumask_ptr(mask, node);
1163
1164         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1165                 struct array_cache *nc;
1166                 struct array_cache *shared;
1167                 struct array_cache **alien;
1168
1169                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1170                 nc = cachep->array[cpu];
1171                 cachep->array[cpu] = NULL;
1172                 l3 = cachep->nodelists[node];
1173
1174                 if (!l3)
1175                         goto free_array_cache;
1176
1177                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1178
1179                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1180                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1181                 if (nc)
1182                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1183
1184                 if (!cpus_empty(*mask)) {
1185                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1186                         goto free_array_cache;
1187                 }
1188
1189                 shared = l3->shared;
1190                 if (shared) {
1191                         free_block(cachep, shared->entry,
1192                                    shared->avail, node);
1193                         l3->shared = NULL;
1194                 }
1195
1196                 alien = l3->alien;
1197                 l3->alien = NULL;
1198
1199                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1200
1201                 kfree(shared);
1202                 if (alien) {
1203                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1204                         free_alien_cache(alien);
1205                 }
1206 free_array_cache:
1207                 kfree(nc);
1208         }
1209         /*
1210          * In the previous loop, all the objects were freed to
1211          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1212          * shrink each nodelist to its limit.
1213          */
1214         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1215                 l3 = cachep->nodelists[node];
1216                 if (!l3)
1217                         continue;
1218                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1219         }
1220 }
1221
1222 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1223 {
1224         struct kmem_cache *cachep;
1225         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1226         int node = cpu_to_node(cpu);
1227         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1228
1229         /*
1230          * We need to do this right in the beginning since
1231          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1232          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1233          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1234          */
1235
1236         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1237                 /*
1238                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1239                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1240                  * node has not already allocated this
1241                  */
1242                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1243                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1244                         if (!l3)
1245                                 goto bad;
1246                         kmem_list3_init(l3);
1247                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1248                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1249
1250                         /*
1251                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1252                          * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1253                          * protection here.
1254                          */
1255                         cachep->nodelists[node] = l3;
1256                 }
1257
1258                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1259                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1260                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1261                         cachep->batchcount + cachep->num;
1262                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1263         }
1264
1265         /*
1266          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1267          * array caches
1268          */
1269         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1270                 struct array_cache *nc;
1271                 struct array_cache *shared = NULL;
1272                 struct array_cache **alien = NULL;
1273
1274                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1275                                         cachep->batchcount);
1276                 if (!nc)
1277                         goto bad;
1278                 if (cachep->shared) {
1279                         shared = alloc_arraycache(node,
1280                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1281                                 0xbaadf00d);
1282                         if (!shared) {
1283                                 kfree(nc);
1284                                 goto bad;
1285                         }
1286                 }
1287                 if (use_alien_caches) {
1288                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1289                         if (!alien) {
1290                                 kfree(shared);
1291                                 kfree(nc);
1292                                 goto bad;
1293                         }
1294                 }
1295                 cachep->array[cpu] = nc;
1296                 l3 = cachep->nodelists[node];
1297                 BUG_ON(!l3);
1298
1299                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1300                 if (!l3->shared) {
1301                         /*
1302                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1303                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1304                          */
1305                         l3->shared = shared;
1306                         shared = NULL;
1307                 }
1308 #ifdef CONFIG_NUMA
1309                 if (!l3->alien) {
1310                         l3->alien = alien;
1311                         alien = NULL;
1312                 }
1313 #endif
1314                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1315                 kfree(shared);
1316                 free_alien_cache(alien);
1317         }
1318         return 0;
1319 bad:
1320         cpuup_canceled(cpu);
1321         return -ENOMEM;
1322 }
1323
1324 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1325                                     unsigned long action, void *hcpu)
1326 {
1327         long cpu = (long)hcpu;
1328         int err = 0;
1329
1330         switch (action) {
1331         case CPU_UP_PREPARE:
1332         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1333                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1334                 err = cpuup_prepare(cpu);
1335                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1336                 break;
1337         case CPU_ONLINE:
1338         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1339                 start_cpu_timer(cpu);
1340                 break;
1341 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1342         case CPU_DOWN_PREPARE:
1343         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1344                 /*
1345                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1346                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1347                  * anything expensive but will only modify reap_work
1348                  * and reschedule the timer.
1349                 */
1350                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(reap_work, cpu));
1351                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1352                 per_cpu(reap_work, cpu).work.func = NULL;
1353                 break;
1354         case CPU_DOWN_FAILED:
1355         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1356                 start_cpu_timer(cpu);
1357                 break;
1358         case CPU_DEAD:
1359         case CPU_DEAD_FROZEN:
1360                 /*
1361                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1362                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1363                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1364                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1365                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1366                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1367                  */
1368                 /* fall through */
1369 #endif
1370         case CPU_UP_CANCELED:
1371         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1372                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1373                 cpuup_canceled(cpu);
1374                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1375                 break;
1376         }
1377         return err ? NOTIFY_BAD : NOTIFY_OK;
1378 }
1379
1380 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1381         &cpuup_callback, NULL, 0
1382 };
1383
1384 /*
1385  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1386  */
1387 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1388                         int nodeid)
1389 {
1390         struct kmem_list3 *ptr;
1391
1392         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1393         BUG_ON(!ptr);
1394
1395         local_irq_disable();
1396         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1397         /*
1398          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1399          */
1400         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1401
1402         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1403         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1404         local_irq_enable();
1405 }
1406
1407 /*
1408  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1409  * size of kmem_list3.
1410  */
1411 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1412 {
1413         int node;
1414
1415         for_each_online_node(node) {
1416                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1417                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1418                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1419                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1420         }
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1425  * before smp_init().
1426  */
1427 void __init kmem_cache_init(void)
1428 {
1429         size_t left_over;
1430         struct cache_sizes *sizes;
1431         struct cache_names *names;
1432         int i;
1433         int order;
1434         int node;
1435
1436         if (num_possible_nodes() == 1) {
1437                 use_alien_caches = 0;
1438                 numa_platform = 0;
1439         }
1440
1441         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1442                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1443                 if (i < MAX_NUMNODES)
1444                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1445         }
1446         set_up_list3s(&cache_cache, CACHE_CACHE);
1447
1448         /*
1449          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1450          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1451          */
1452         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1453                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1454
1455         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1456          * from caches that do not exist yet:
1457          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1458          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1459          *    cache_cache is statically allocated.
1460          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1461          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1462          *    array at the end of the bootstrap.
1463          * 2) Create the first kmalloc cache.
1464          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1465          *    An __init data area is used for the head array.
1466          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1467          *    head arrays.
1468          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1469          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1470          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1471          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1472          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1473          */
1474
1475         node = numa_node_id();
1476
1477         /* 1) create the cache_cache */
1478         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1479         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1480         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1481         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1482         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE + node];
1483
1484         /*
1485          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1486          * can be less than MAX_NUMNODES.
1487          */
1488         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1489                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1490 #if DEBUG
1491         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1492 #endif
1493         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1494                                         cache_line_size());
1495         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1496                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1497
1498         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1499                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1500                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1501                 if (cache_cache.num)
1502                         break;
1503         }
1504         BUG_ON(!cache_cache.num);
1505         cache_cache.gfporder = order;
1506         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1507         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1508                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1509
1510         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1511         sizes = malloc_sizes;
1512         names = cache_names;
1513
1514         /*
1515          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1516          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1517          * bug.
1518          */
1519
1520         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1521                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1522                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1523                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1524                                         NULL);
1525
1526         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1527                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1528                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1529                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1530                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1531                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1532                                 NULL);
1533         }
1534
1535         slab_early_init = 0;
1536
1537         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1538                 /*
1539                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1540                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1541                  * eliminates "false sharing".
1542                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1543                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1544                  */
1545                 if (!sizes->cs_cachep) {
1546                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1547                                         sizes->cs_size,
1548                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1549                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1550                                         NULL);
1551                 }
1552 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1553                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1554                                         names->name_dma,
1555                                         sizes->cs_size,
1556                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1557                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1558                                                 SLAB_PANIC,
1559                                         NULL);
1560 #endif
1561                 sizes++;
1562                 names++;
1563         }
1564         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1565         {
1566                 struct array_cache *ptr;
1567
1568                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1569
1570                 local_irq_disable();
1571                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1572                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1573                        sizeof(struct arraycache_init));
1574                 /*
1575                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1576                  */
1577                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1578
1579                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1580                 local_irq_enable();
1581
1582                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1583
1584                 local_irq_disable();
1585                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1586                        != &initarray_generic.cache);
1587                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1588                        sizeof(struct arraycache_init));
1589                 /*
1590                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1591                  */
1592                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1593
1594                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1595                     ptr;
1596                 local_irq_enable();
1597         }
1598         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1599         {
1600                 int nid;
1601
1602                 for_each_online_node(nid) {
1603                         init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1604
1605                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1606                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1607
1608                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1609                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1610                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1611                         }
1612                 }
1613         }
1614
1615         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1616         {
1617                 struct kmem_cache *cachep;
1618                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1619                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1620                         if (enable_cpucache(cachep))
1621                                 BUG();
1622                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1623         }
1624
1625         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1626         init_lock_keys();
1627
1628
1629         /* Done! */
1630         g_cpucache_up = FULL;
1631
1632         /*
1633          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1634          * cpu_cache_get for all new cpus
1635          */
1636         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1637
1638         /*
1639          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1640          * of the kernel is not yet operational.
1641          */
1642 }
1643
1644 static int __init cpucache_init(void)
1645 {
1646         int cpu;
1647
1648         /*
1649          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1650          */
1651         for_each_online_cpu(cpu)
1652                 start_cpu_timer(cpu);
1653         return 0;
1654 }
1655 __initcall(cpucache_init);
1656
1657 /*
1658  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1659  *
1660  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1661  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1662  * would be relatively rare and ignorable.
1663  */
1664 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1665 {
1666         struct page *page;
1667         int nr_pages;
1668         int i;
1669
1670 #ifndef CONFIG_MMU
1671         /*
1672          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1673          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1674          */
1675         flags |= __GFP_COMP;
1676 #endif
1677
1678         flags |= cachep->gfpflags;
1679         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1680                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1681
1682         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1683         if (!page)
1684                 return NULL;
1685
1686         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1687         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1688                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1689                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1690         else
1691                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1692                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1693         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1694                 __SetPageSlab(page + i);
1695         return page_address(page);
1696 }
1697
1698 /*
1699  * Interface to system's page release.
1700  */
1701 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1702 {
1703         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1704         struct page *page = virt_to_page(addr);
1705         const unsigned long nr_freed = i;
1706
1707         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1708                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1709                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1710         else
1711                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1712                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1713         while (i--) {
1714                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1715                 __ClearPageSlab(page);
1716                 page++;
1717         }
1718         if (current->reclaim_state)
1719                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1720         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1721 }
1722
1723 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1724 {
1725         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1726         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1727
1728         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1729         if (OFF_SLAB(cachep))
1730                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1731 }
1732
1733 #if DEBUG
1734
1735 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1736 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1737                             unsigned long caller)
1738 {
1739         int size = obj_size(cachep);
1740
1741         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1742
1743         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1744                 return;
1745
1746         *addr++ = 0x12345678;
1747         *addr++ = caller;
1748         *addr++ = smp_processor_id();
1749         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1750         {
1751                 unsigned long *sptr = &caller;
1752                 unsigned long svalue;
1753
1754                 while (!kstack_end(sptr)) {
1755                         svalue = *sptr++;
1756                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1757                                 *addr++ = svalue;
1758                                 size -= sizeof(unsigned long);
1759                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1760                                         break;
1761                         }
1762                 }
1763
1764         }
1765         *addr++ = 0x87654321;
1766 }
1767 #endif
1768
1769 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1770 {
1771         int size = obj_size(cachep);
1772         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1773
1774         memset(addr, val, size);
1775         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1776 }
1777
1778 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1779 {
1780         int i;
1781         unsigned char error = 0;
1782         int bad_count = 0;
1783
1784         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1785         for (i = 0; i < limit; i++) {
1786                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1787                         error = data[offset + i];
1788                         bad_count++;
1789                 }
1790                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1791         }
1792         printk("\n");
1793
1794         if (bad_count == 1) {
1795                 error ^= POISON_FREE;
1796                 if (!(error & (error - 1))) {
1797                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1798                                         "bad RAM.\n");
1799 #ifdef CONFIG_X86
1800                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1801                                         "test tool.\n");
1802 #else
1803                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1804 #endif
1805                 }
1806         }
1807 }
1808 #endif
1809
1810 #if DEBUG
1811
1812 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1813 {
1814         int i, size;
1815         char *realobj;
1816
1817         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1818                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1819                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1820                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1821         }
1822
1823         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1824                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1825                         *dbg_userword(cachep, objp));
1826                 print_symbol("(%s)",
1827                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1828                 printk("\n");
1829         }
1830         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1831         size = obj_size(cachep);
1832         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1833                 int limit;
1834                 limit = 16;
1835                 if (i + limit > size)
1836                         limit = size - i;
1837                 dump_line(realobj, i, limit);
1838         }
1839 }
1840
1841 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1842 {
1843         char *realobj;
1844         int size, i;
1845         int lines = 0;
1846
1847         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1848         size = obj_size(cachep);
1849
1850         for (i = 0; i < size; i++) {
1851                 char exp = POISON_FREE;
1852                 if (i == size - 1)
1853                         exp = POISON_END;
1854                 if (realobj[i] != exp) {
1855                         int limit;
1856                         /* Mismatch ! */
1857                         /* Print header */
1858                         if (lines == 0) {
1859                                 printk(KERN_ERR
1860                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1861                                         cachep->name, realobj, size);
1862                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1863                         }
1864                         /* Hexdump the affected line */
1865                         i = (i / 16) * 16;
1866                         limit = 16;
1867                         if (i + limit > size)
1868                                 limit = size - i;
1869                         dump_line(realobj, i, limit);
1870                         i += 16;
1871                         lines++;
1872                         /* Limit to 5 lines */
1873                         if (lines > 5)
1874                                 break;
1875                 }
1876         }
1877         if (lines != 0) {
1878                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1879                  * exist:
1880                  */
1881                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1882                 unsigned int objnr;
1883
1884                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1885                 if (objnr) {
1886                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1887                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1888                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1889                                realobj, size);
1890                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1891                 }
1892                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1893                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1894                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1895                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1896                                realobj, size);
1897                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1898                 }
1899         }
1900 }
1901 #endif
1902
1903 #if DEBUG
1904 /**
1905  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1906  * @cachep: cache pointer being destroyed
1907  * @slabp: slab pointer being destroyed
1908  *
1909  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1910  * destroyed.
1911  */
1912 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1913 {
1914         int i;
1915         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1916                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1917
1918                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1919 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1920                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1921                                         OFF_SLAB(cachep))
1922                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1923                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1924                         else
1925                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1926 #else
1927                         check_poison_obj(cachep, objp);
1928 #endif
1929                 }
1930                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1931                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1932                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1933                                            "was overwritten");
1934                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1935                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1936                                            "was overwritten");
1937                 }
1938         }
1939 }
1940 #else
1941 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1942 {
1943 }
1944 #endif
1945
1946 /**
1947  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1948  * @cachep: cache pointer being destroyed
1949  * @slabp: slab pointer being destroyed
1950  *
1951  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1952  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1953  * cache-lock is not held/needed.
1954  */
1955 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1956 {
1957         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1958
1959         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1960         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1961                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1962
1963                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1964                 slab_rcu->cachep = cachep;
1965                 slab_rcu->addr = addr;
1966                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1967         } else {
1968                 kmem_freepages(cachep, addr);
1969                 if (OFF_SLAB(cachep))
1970                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1971         }
1972 }
1973
1974 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1975 {
1976         int i;
1977         struct kmem_list3 *l3;
1978
1979         for_each_online_cpu(i)
1980             kfree(cachep->array[i]);
1981
1982         /* NUMA: free the list3 structures */
1983         for_each_online_node(i) {
1984                 l3 = cachep->nodelists[i];
1985                 if (l3) {
1986                         kfree(l3->shared);
1987                         free_alien_cache(l3->alien);
1988                         kfree(l3);
1989                 }
1990         }
1991         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1992 }
1993
1994
1995 /**
1996  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1997  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1998  * @size: size of objects to be created in this cache.
1999  * @align: required alignment for the objects.
2000  * @flags: slab allocation flags
2001  *
2002  * Also calculates the number of objects per slab.
2003  *
2004  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2005  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2006  * towards high-order requests, this should be changed.
2007  */
2008 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2009                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2010 {
2011         unsigned long offslab_limit;
2012         size_t left_over = 0;
2013         int gfporder;
2014
2015         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2016                 unsigned int num;
2017                 size_t remainder;
2018
2019                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2020                 if (!num)
2021                         continue;
2022
2023                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2024                         /*
2025                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2026                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2027                          * looping condition in cache_grow().
2028                          */
2029                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2030                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2031
2032                         if (num > offslab_limit)
2033                                 break;
2034                 }
2035
2036                 /* Found something acceptable - save it away */
2037                 cachep->num = num;
2038                 cachep->gfporder = gfporder;
2039                 left_over = remainder;
2040
2041                 /*
2042                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2043                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2044                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2045                  */
2046                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2047                         break;
2048
2049                 /*
2050                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2051                  * currently bad for the gfp()s.
2052                  */
2053                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2054                         break;
2055
2056                 /*
2057                  * Acceptable internal fragmentation?
2058                  */
2059                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2060                         break;
2061         }
2062         return left_over;
2063 }
2064
2065 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2066 {
2067         if (g_cpucache_up == FULL)
2068                 return enable_cpucache(cachep);
2069
2070         if (g_cpucache_up == NONE) {
2071                 /*
2072                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2073                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2074                  * further caches will BUG().
2075                  */
2076                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2077
2078                 /*
2079                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2080                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2081                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2082                  */
2083                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2084                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2085                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2086                 else
2087                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2088         } else {
2089                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2090                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2091
2092                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2093                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2094                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2095                 } else {
2096                         int node;
2097                         for_each_online_node(node) {
2098                                 cachep->nodelists[node] =
2099                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2100                                                 GFP_KERNEL, node);
2101                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2102                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2103                         }
2104                 }
2105         }
2106         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2107                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2108                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2109
2110         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2111         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2112         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2113         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2114         cachep->batchcount = 1;
2115         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2116         return 0;
2117 }
2118
2119 /**
2120  * kmem_cache_create - Create a cache.
2121  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2122  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2123  * @align: The required alignment for the objects.
2124  * @flags: SLAB flags
2125  * @ctor: A constructor for the objects.
2126  *
2127  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2128  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2129  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2130  *
2131  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2132  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2133  *
2134  * The flags are
2135  *
2136  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2137  * to catch references to uninitialised memory.
2138  *
2139  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2140  * for buffer overruns.
2141  *
2142  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2143  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2144  * as davem.
2145  */
2146 struct kmem_cache *
2147 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2148         unsigned long flags,
2149         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
2150 {
2151         size_t left_over, slab_size, ralign;
2152         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2153
2154         /*
2155          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2156          */
2157         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2158             size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
2159                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __func__,
2160                                 name);
2161                 BUG();
2162         }
2163
2164         /*
2165          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2166          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2167          */
2168         get_online_cpus();
2169         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2170
2171         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2172                 char tmp;
2173                 int res;
2174
2175                 /*
2176                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2177                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2178                  * area of the module.  Print a warning.
2179                  */
2180                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2181                 if (res) {
2182                         printk(KERN_ERR
2183                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2184                                pc->buffer_size);
2185                         continue;
2186                 }
2187
2188                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2189                         printk(KERN_ERR
2190                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2191                         dump_stack();
2192                         goto oops;
2193                 }
2194         }
2195
2196 #if DEBUG
2197         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2198 #if FORCED_DEBUG
2199         /*
2200          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2201          * large objects, if the increased size would increase the object size
2202          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2203          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2204          */
2205         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2206                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2207                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2208         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2209                 flags |= SLAB_POISON;
2210 #endif
2211         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2212                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2213 #endif
2214         /*
2215          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2216          * isn't available.
2217          */
2218         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2219
2220         /*
2221          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2222          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2223          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2224          */
2225         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2226                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2227                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2228         }
2229
2230         /* calculate the final buffer alignment: */
2231
2232         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2233         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2234                 /*
2235                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2236                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2237                  * one cacheline.
2238                  */
2239                 ralign = cache_line_size();
2240                 while (size <= ralign / 2)
2241                         ralign /= 2;
2242         } else {
2243                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2244         }
2245
2246         /*
2247          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2248          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2249          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2250          */
2251         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2252                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2253
2254         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2255                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2256                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2257                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2258                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2259                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2260         }
2261
2262         /* 2) arch mandated alignment */
2263         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2264                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2265         }
2266         /* 3) caller mandated alignment */
2267         if (ralign < align) {
2268                 ralign = align;
2269         }
2270         /* disable debug if necessary */
2271         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2272                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2273         /*
2274          * 4) Store it.
2275          */
2276         align = ralign;
2277
2278         /* Get cache's description obj. */
2279         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2280         if (!cachep)
2281                 goto oops;
2282
2283 #if DEBUG
2284         cachep->obj_size = size;
2285
2286         /*
2287          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2288          * into align above.
2289          */
2290         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2291                 /* add space for red zone words */
2292                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2293                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2294         }
2295         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2296                 /* user store requires one word storage behind the end of
2297                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2298                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2299                  */
2300                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2301                         size += REDZONE_ALIGN;
2302                 else
2303                         size += BYTES_PER_WORD;
2304         }
2305 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2306         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2307             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2308                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2309                 size = PAGE_SIZE;
2310         }
2311 #endif
2312 #endif
2313
2314         /*
2315          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2316          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2317          * it too early on.)
2318          */
2319         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2320                 /*
2321                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2322                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2323                  */
2324                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2325
2326         size = ALIGN(size, align);
2327
2328         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2329
2330         if (!cachep->num) {
2331                 printk(KERN_ERR
2332                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2333                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2334                 cachep = NULL;
2335                 goto oops;
2336         }
2337         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2338                           + sizeof(struct slab), align);
2339
2340         /*
2341          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2342          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2343          */
2344         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2345                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2346                 left_over -= slab_size;
2347         }
2348
2349         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2350                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2351                 slab_size =
2352                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2353         }
2354
2355         cachep->colour_off = cache_line_size();
2356         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2357         if (cachep->colour_off < align)
2358                 cachep->colour_off = align;
2359         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2360         cachep->slab_size = slab_size;
2361         cachep->flags = flags;
2362         cachep->gfpflags = 0;
2363         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2364                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2365         cachep->buffer_size = size;
2366         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2367
2368         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2369                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2370                 /*
2371                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2372                  * But since we go off slab only for object size greater than
2373                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2374                  * this should not happen at all.
2375                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2376                  */
2377                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2378         }
2379         cachep->ctor = ctor;
2380         cachep->name = name;
2381
2382         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2383                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2384                 cachep = NULL;
2385                 goto oops;
2386         }
2387
2388         /* cache setup completed, link it into the list */
2389         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2390 oops:
2391         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2392                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2393                       name);
2394         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2395         put_online_cpus();
2396         return cachep;
2397 }
2398 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2399
2400 #if DEBUG
2401 static void check_irq_off(void)
2402 {
2403         BUG_ON(!irqs_disabled());
2404 }
2405
2406 static void check_irq_on(void)
2407 {
2408         BUG_ON(irqs_disabled());
2409 }
2410
2411 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2412 {
2413 #ifdef CONFIG_SMP
2414         check_irq_off();
2415         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2416 #endif
2417 }
2418
2419 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2420 {
2421 #ifdef CONFIG_SMP
2422         check_irq_off();
2423         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2424 #endif
2425 }
2426
2427 #else
2428 #define check_irq_off() do { } while(0)
2429 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2430 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2431 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2432 #endif
2433
2434 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2435                         struct array_cache *ac,
2436                         int force, int node);
2437
2438 static void do_drain(void *arg)
2439 {
2440         struct kmem_cache *cachep = arg;
2441         struct array_cache *ac;
2442         int node = numa_node_id();
2443
2444         check_irq_off();
2445         ac = cpu_cache_get(cachep);
2446         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2447         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2448         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2449         ac->avail = 0;
2450 }
2451
2452 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2453 {
2454         struct kmem_list3 *l3;
2455         int node;
2456
2457         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2458         check_irq_on();
2459         for_each_online_node(node) {
2460                 l3 = cachep->nodelists[node];
2461                 if (l3 && l3->alien)
2462                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2463         }
2464
2465         for_each_online_node(node) {
2466                 l3 = cachep->nodelists[node];
2467                 if (l3)
2468                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2469         }
2470 }
2471
2472 /*
2473  * Remove slabs from the list of free slabs.
2474  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2475  *
2476  * Returns the actual number of slabs released.
2477  */
2478 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2479                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2480 {
2481         struct list_head *p;
2482         int nr_freed;
2483         struct slab *slabp;
2484
2485         nr_freed = 0;
2486         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2487
2488                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2489                 p = l3->slabs_free.prev;
2490                 if (p == &l3->slabs_free) {
2491                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2492                         goto out;
2493                 }
2494
2495                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2496 #if DEBUG
2497                 BUG_ON(slabp->inuse);
2498 #endif
2499                 list_del(&slabp->list);
2500                 /*
2501                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2502                  * to the cache.
2503                  */
2504                 l3->free_objects -= cache->num;
2505                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2506                 slab_destroy(cache, slabp);
2507                 nr_freed++;
2508         }
2509 out:
2510         return nr_freed;
2511 }
2512
2513 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2514 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2515 {
2516         int ret = 0, i = 0;
2517         struct kmem_list3 *l3;
2518
2519         drain_cpu_caches(cachep);
2520
2521         check_irq_on();
2522         for_each_online_node(i) {
2523                 l3 = cachep->nodelists[i];
2524                 if (!l3)
2525                         continue;
2526
2527                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2528
2529                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2530                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2531         }
2532         return (ret ? 1 : 0);
2533 }
2534
2535 /**
2536  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2537  * @cachep: The cache to shrink.
2538  *
2539  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2540  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2541  */
2542 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2543 {
2544         int ret;
2545         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2546
2547         get_online_cpus();
2548         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2549         ret = __cache_shrink(cachep);
2550         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2551         put_online_cpus();
2552         return ret;
2553 }
2554 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2555
2556 /**
2557  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2558  * @cachep: the cache to destroy
2559  *
2560  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2561  *
2562  * It is expected this function will be called by a module when it is
2563  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2564  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2565  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2566  *
2567  * The cache must be empty before calling this function.
2568  *
2569  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2570  * during the kmem_cache_destroy().
2571  */
2572 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2573 {
2574         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2575
2576         /* Find the cache in the chain of caches. */
2577         get_online_cpus();
2578         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2579         /*
2580          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2581          */
2582         list_del(&cachep->next);
2583         if (__cache_shrink(cachep)) {
2584                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2585                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2586                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2587                 put_online_cpus();
2588                 return;
2589         }
2590
2591         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2592                 synchronize_rcu();
2593
2594         __kmem_cache_destroy(cachep);
2595         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2596         put_online_cpus();
2597 }
2598 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2599
2600 /*
2601  * Get the memory for a slab management obj.
2602  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2603  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2604  * come from the same cache which is getting created because,
2605  * when we are searching for an appropriate cache for these
2606  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2607  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2608  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2609  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2610  */
2611 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2612                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2613                                    int nodeid)
2614 {
2615         struct slab *slabp;
2616
2617         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2618                 /* Slab management obj is off-slab. */
2619                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2620                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2621                 if (!slabp)
2622                         return NULL;
2623         } else {
2624                 slabp = objp + colour_off;
2625                 colour_off += cachep->slab_size;
2626         }
2627         slabp->inuse = 0;
2628         slabp->colouroff = colour_off;
2629         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2630         slabp->nodeid = nodeid;
2631         slabp->free = 0;
2632         return slabp;
2633 }
2634
2635 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2636 {
2637         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2638 }
2639
2640 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2641                             struct slab *slabp)
2642 {
2643         int i;
2644
2645         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2646                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2647 #if DEBUG
2648                 /* need to poison the objs? */
2649                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2650                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2651                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2652                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2653
2654                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2655                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2656                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2657                 }
2658                 /*
2659                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2660                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2661                  * They must also be threaded.
2662                  */
2663                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2664                         cachep->ctor(cachep, objp + obj_offset(cachep));
2665
2666                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2667                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2668                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2669                                            " end of an object");
2670                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2671                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2672                                            " start of an object");
2673                 }
2674                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2675                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2676                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2677                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2678 #else
2679                 if (cachep->ctor)
2680                         cachep->ctor(cachep, objp);
2681 #endif
2682                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2683         }
2684         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2685 }
2686
2687 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2688 {
2689         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2690                 if (flags & GFP_DMA)
2691                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2692                 else
2693                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2694         }
2695 }
2696
2697 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2698                                 int nodeid)
2699 {
2700         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2701         kmem_bufctl_t next;
2702
2703         slabp->inuse++;
2704         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2705 #if DEBUG
2706         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2707         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2708 #endif
2709         slabp->free = next;
2710
2711         return objp;
2712 }
2713
2714 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2715                                 void *objp, int nodeid)
2716 {
2717         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2718
2719 #if DEBUG
2720         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2721         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2722
2723         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2724                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2725                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2726                 BUG();
2727         }
2728 #endif
2729         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2730         slabp->free = objnr;
2731         slabp->inuse--;
2732 }
2733
2734 /*
2735  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2736  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2737  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2738  */
2739 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2740                            void *addr)
2741 {
2742         int nr_pages;
2743         struct page *page;
2744
2745         page = virt_to_page(addr);
2746
2747         nr_pages = 1;
2748         if (likely(!PageCompound(page)))
2749                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2750
2751         do {
2752                 page_set_cache(page, cache);
2753                 page_set_slab(page, slab);
2754                 page++;
2755         } while (--nr_pages);
2756 }
2757
2758 /*
2759  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2760  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2761  */
2762 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2763                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2764 {
2765         struct slab *slabp;
2766         size_t offset;
2767         gfp_t local_flags;
2768         struct kmem_list3 *l3;
2769
2770         /*
2771          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2772          * critical path in kmem_cache_alloc().
2773          */
2774         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2775         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2776
2777         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2778         check_irq_off();
2779         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2780         spin_lock(&l3->list_lock);
2781
2782         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2783         offset = l3->colour_next;
2784         l3->colour_next++;
2785         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2786                 l3->colour_next = 0;
2787         spin_unlock(&l3->list_lock);
2788
2789         offset *= cachep->colour_off;
2790
2791         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2792                 local_irq_enable();
2793
2794         /*
2795          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2796          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2797          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2798          * will eventually be caught here (where it matters).
2799          */
2800         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2801
2802         /*
2803          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2804          * 'nodeid'.
2805          */
2806         if (!objp)
2807                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2808         if (!objp)
2809                 goto failed;
2810
2811         /* Get slab management. */
2812         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2813                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2814         if (!slabp)
2815                 goto opps1;
2816
2817         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2818
2819         cache_init_objs(cachep, slabp);
2820
2821         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2822                 local_irq_disable();
2823         check_irq_off();
2824         spin_lock(&l3->list_lock);
2825
2826         /* Make slab active. */
2827         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2828         STATS_INC_GROWN(cachep);
2829         l3->free_objects += cachep->num;
2830         spin_unlock(&l3->list_lock);
2831         return 1;
2832 opps1:
2833         kmem_freepages(cachep, objp);
2834 failed:
2835         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2836                 local_irq_disable();
2837         return 0;
2838 }
2839
2840 #if DEBUG
2841
2842 /*
2843  * Perform extra freeing checks:
2844  * - detect bad pointers.
2845  * - POISON/RED_ZONE checking
2846  */
2847 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2848 {
2849         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2850                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2851                        (unsigned long)objp);
2852                 BUG();
2853         }
2854 }
2855
2856 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2857 {
2858         unsigned long long redzone1, redzone2;
2859
2860         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2861         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2862
2863         /*
2864          * Redzone is ok.
2865          */
2866         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2867                 return;
2868
2869         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2870                 slab_error(cache, "double free detected");
2871         else
2872                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2873
2874         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2875                         obj, redzone1, redzone2);
2876 }
2877
2878 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2879                                    void *caller)
2880 {
2881         struct page *page;
2882         unsigned int objnr;
2883         struct slab *slabp;
2884
2885         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2886
2887         objp -= obj_offset(cachep);
2888         kfree_debugcheck(objp);
2889         page = virt_to_head_page(objp);
2890
2891         slabp = page_get_slab(page);
2892
2893         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2894                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2895                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2896                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2897         }
2898         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2899                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2900
2901         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2902
2903         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2904         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2905
2906 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2907         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2908 #endif
2909         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2910 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2911                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2912                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2913                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2914                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2915                 } else {
2916                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2917                 }
2918 #else
2919                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2920 #endif
2921         }
2922         return objp;
2923 }
2924
2925 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2926 {
2927         kmem_bufctl_t i;
2928         int entries = 0;
2929
2930         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2931         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2932                 entries++;
2933                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2934                         goto bad;
2935         }
2936         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2937 bad:
2938                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2939                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2940                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2941                 for (i = 0;
2942                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2943                      i++) {
2944                         if (i % 16 == 0)
2945                                 printk("\n%03x:", i);
2946                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2947                 }
2948                 printk("\n");
2949                 BUG();
2950         }
2951 }
2952 #else
2953 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2954 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2955 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2956 #endif
2957
2958 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2959 {
2960         int batchcount;
2961         struct kmem_list3 *l3;
2962         struct array_cache *ac;
2963         int node;
2964
2965 retry:
2966         check_irq_off();
2967         node = numa_node_id();
2968         ac = cpu_cache_get(cachep);
2969         batchcount = ac->batchcount;
2970         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2971                 /*
2972                  * If there was little recent activity on this cache, then
2973                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2974                  * refill bouncing.
2975                  */
2976                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2977         }
2978         l3 = cachep->nodelists[node];
2979
2980         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2981         spin_lock(&l3->list_lock);
2982
2983         /* See if we can refill from the shared array */
2984         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2985                 goto alloc_done;
2986
2987         while (batchcount > 0) {
2988                 struct list_head *entry;
2989                 struct slab *slabp;
2990                 /* Get slab alloc is to come from. */
2991                 entry = l3->slabs_partial.next;
2992                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2993                         l3->free_touched = 1;
2994                         entry = l3->slabs_free.next;
2995                         if (entry == &l3->slabs_free)
2996                                 goto must_grow;
2997                 }
2998
2999                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3000                 check_slabp(cachep, slabp);
3001                 check_spinlock_acquired(cachep);
3002
3003                 /*
3004                  * The slab was either on partial or free list so
3005                  * there must be at least one object available for
3006                  * allocation.
3007                  */
3008                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
3009
3010                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3011                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3012                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3013                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3014
3015                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3016                                                             node);
3017                 }
3018                 check_slabp(cachep, slabp);
3019
3020                 /* move slabp to correct slabp list: */
3021                 list_del(&slabp->list);
3022                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3023                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3024                 else
3025                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3026         }
3027
3028 must_grow:
3029         l3->free_objects -= ac->avail;
3030 alloc_done:
3031         spin_unlock(&l3->list_lock);
3032
3033         if (unlikely(!ac->avail)) {
3034                 int x;
3035                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3036
3037                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3038                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3039                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3040                         return NULL;
3041
3042                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3043                         goto retry;
3044         }
3045         ac->touched = 1;
3046         return ac->entry[--ac->avail];
3047 }
3048
3049 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3050                                                 gfp_t flags)
3051 {
3052         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3053 #if DEBUG
3054         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3055 #endif
3056 }
3057
3058 #if DEBUG
3059 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3060                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3061 {
3062         if (!objp)
3063                 return objp;
3064         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3065 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3066                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3067                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3068                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3069                 else
3070                         check_poison_obj(cachep, objp);
3071 #else
3072                 check_poison_obj(cachep, objp);
3073 #endif
3074                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3075         }
3076         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3077                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3078
3079         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3080                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3081                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3082                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3083                                                 " object was overwritten");
3084                         printk(KERN_ERR
3085                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3086                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3087                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3088                 }
3089                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3090                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3091         }
3092 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3093         {
3094                 struct slab *slabp;
3095                 unsigned objnr;
3096
3097                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3098                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3099                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3100         }
3101 #endif
3102         objp += obj_offset(cachep);
3103         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3104                 cachep->ctor(cachep, objp);
3105 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3106         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3107                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3108                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3109         }
3110 #endif
3111         return objp;
3112 }
3113 #else
3114 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3115 #endif
3116
3117 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3118
3119 static struct failslab_attr {
3120
3121         struct fault_attr attr;
3122
3123         u32 ignore_gfp_wait;
3124 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3125         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3126 #endif
3127
3128 } failslab = {
3129         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3130         .ignore_gfp_wait = 1,
3131 };
3132
3133 static int __init setup_failslab(char *str)
3134 {
3135         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3136 }
3137 __setup("failslab=", setup_failslab);
3138
3139 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3140 {
3141         if (cachep == &cache_cache)
3142                 return 0;
3143         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3144                 return 0;
3145         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3146                 return 0;
3147
3148         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3149 }
3150
3151 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3152
3153 static int __init failslab_debugfs(void)
3154 {
3155         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3156         struct dentry *dir;
3157         int err;
3158
3159         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3160         if (err)
3161                 return err;
3162         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3163
3164         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3165                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3166                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3167
3168         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3169                 err = -ENOMEM;
3170                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3171                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3172         }
3173
3174         return err;
3175 }
3176
3177 late_initcall(failslab_debugfs);
3178
3179 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3180
3181 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3182
3183 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3184 {
3185         return 0;
3186 }
3187
3188 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3189
3190 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3191 {
3192         void *objp;
3193         struct array_cache *ac;
3194
3195         check_irq_off();
3196
3197         ac = cpu_cache_get(cachep);
3198         if (likely(ac->avail)) {
3199                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3200                 ac->touched = 1;
3201                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3202         } else {
3203                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3204                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3205         }
3206         return objp;
3207 }
3208
3209 #ifdef CONFIG_NUMA
3210 /*
3211  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3212  *
3213  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3214  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3215  */
3216 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3217 {
3218         int nid_alloc, nid_here;
3219
3220         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3221                 return NULL;
3222         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3223         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3224                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3225         else if (current->mempolicy)
3226                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3227         if (nid_alloc != nid_here)
3228                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3229         return NULL;
3230 }
3231
3232 /*
3233  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3234  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3235  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3236  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3237  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3238  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3239  */
3240 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3241 {
3242         struct zonelist *zonelist;
3243         gfp_t local_flags;
3244         struct zoneref *z;
3245         struct zone *zone;
3246         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3247         void *obj = NULL;
3248         int nid;
3249
3250         if (flags & __GFP_THISNODE)
3251                 return NULL;
3252
3253         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
3254         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3255
3256 retry:
3257         /*
3258          * Look through allowed nodes for objects available
3259          * from existing per node queues.
3260          */
3261         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3262                 nid = zone_to_nid(zone);
3263
3264                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3265                         cache->nodelists[nid] &&
3266                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3267                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3268                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3269                                 if (obj)
3270                                         break;
3271                 }
3272         }
3273
3274         if (!obj) {
3275                 /*
3276                  * This allocation will be performed within the constraints
3277                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3278                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3279                  * set and go into memory reserves if necessary.
3280                  */
3281                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3282                         local_irq_enable();
3283                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3284                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, -1);
3285                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3286                         local_irq_disable();
3287                 if (obj) {
3288                         /*
3289                          * Insert into the appropriate per node queues
3290                          */
3291                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3292                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3293                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3294                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3295                                 if (!obj)
3296                                         /*
3297                                          * Another processor may allocate the
3298                                          * objects in the slab since we are
3299                                          * not holding any locks.
3300                                          */
3301                                         goto retry;
3302                         } else {
3303                                 /* cache_grow already freed obj */
3304                                 obj = NULL;
3305                         }
3306                 }
3307         }
3308         return obj;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * A interface to enable slab creation on nodeid
3313  */
3314 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3315                                 int nodeid)
3316 {
3317         struct list_head *entry;
3318         struct slab *slabp;
3319         struct kmem_list3 *l3;
3320         void *obj;
3321         int x;
3322
3323         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3324         BUG_ON(!l3);
3325
3326 retry:
3327         check_irq_off();
3328         spin_lock(&l3->list_lock);
3329         entry = l3->slabs_partial.next;
3330         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3331                 l3->free_touched = 1;
3332                 entry = l3->slabs_free.next;
3333                 if (entry == &l3->slabs_free)
3334                         goto must_grow;
3335         }
3336
3337         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3338         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3339         check_slabp(cachep, slabp);
3340
3341         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3342         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3343         STATS_SET_HIGH(cachep);
3344
3345         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3346
3347         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3348         check_slabp(cachep, slabp);
3349         l3->free_objects--;
3350         /* move slabp to correct slabp list: */
3351         list_del(&slabp->list);
3352
3353         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3354                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3355         else
3356                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3357
3358         spin_unlock(&l3->list_lock);
3359         goto done;
3360
3361 must_grow:
3362         spin_unlock(&l3->list_lock);
3363         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3364         if (x)
3365                 goto retry;
3366
3367         return fallback_alloc(cachep, flags);
3368
3369 done:
3370         return obj;
3371 }
3372
3373 /**
3374  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3375  * @cachep: The cache to allocate from.
3376  * @flags: See kmalloc().
3377  * @nodeid: node number of the target node.
3378  * @caller: return address of caller, used for debug information
3379  *
3380  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3381  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3382  *
3383  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3384  */
3385 static __always_inline void *
3386 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3387                    void *caller)
3388 {
3389         unsigned long save_flags;
3390         void *ptr;
3391
3392         if (should_failslab(cachep, flags))
3393                 return NULL;
3394
3395         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3396         local_irq_save(save_flags);
3397
3398         if (unlikely(nodeid == -1))
3399                 nodeid = numa_node_id();
3400
3401         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3402                 /* Node not bootstrapped yet */
3403                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3404                 goto out;
3405         }
3406
3407         if (nodeid == numa_node_id()) {
3408                 /*
3409                  * Use the locally cached objects if possible.
3410                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3411                  * to other nodes. It may fail while we still have
3412                  * objects on other nodes available.
3413                  */
3414                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3415                 if (ptr)
3416                         goto out;
3417         }
3418         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3419         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3420   out:
3421         local_irq_restore(save_flags);
3422         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3423
3424         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3425                 memset(ptr, 0, obj_size(cachep));
3426
3427         return ptr;
3428 }
3429
3430 static __always_inline void *
3431 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3432 {
3433         void *objp;
3434
3435         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3436                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3437                 if (objp)
3438                         goto out;
3439         }
3440         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3441
3442         /*
3443          * We may just have run out of memory on the local node.
3444          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3445          */
3446         if (!objp)
3447                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3448
3449   out:
3450         return objp;
3451 }
3452 #else
3453
3454 static __always_inline void *
3455 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3456 {
3457         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3458 }
3459
3460 #endif /* CONFIG_NUMA */
3461
3462 static __always_inline void *
3463 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3464 {
3465         unsigned long save_flags;
3466         void *objp;
3467
3468         if (should_failslab(cachep, flags))
3469                 return NULL;
3470
3471         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3472         local_irq_save(save_flags);
3473         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3474         local_irq_restore(save_flags);
3475         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3476         prefetchw(objp);
3477
3478         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3479                 memset(objp, 0, obj_size(cachep));
3480
3481         return objp;
3482 }
3483
3484 /*
3485  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3486  */
3487 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3488                        int node)
3489 {
3490         int i;
3491         struct kmem_list3 *l3;
3492
3493         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3494                 void *objp = objpp[i];
3495                 struct slab *slabp;
3496
3497                 slabp = virt_to_slab(objp);
3498                 l3 = cachep->nodelists[node];
3499                 list_del(&slabp->list);
3500                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3501                 check_slabp(cachep, slabp);
3502                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3503                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3504                 l3->free_objects++;
3505                 check_slabp(cachep, slabp);
3506
3507                 /* fixup slab chains */
3508                 if (slabp->inuse == 0) {
3509                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3510                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3511                                 /* No need to drop any previously held
3512                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3513                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3514                                  * a different cache, refer to comments before
3515                                  * alloc_slabmgmt.
3516                                  */
3517                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3518                         } else {
3519                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3520                         }
3521                 } else {
3522                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3523                          * partial list on free - maximum time for the
3524                          * other objects to be freed, too.
3525                          */
3526                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3527                 }
3528         }
3529 }
3530
3531 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3532 {
3533         int batchcount;
3534         struct kmem_list3 *l3;
3535         int node = numa_node_id();
3536
3537         batchcount = ac->batchcount;
3538 #if DEBUG
3539         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3540 #endif
3541         check_irq_off();
3542         l3 = cachep->nodelists[node];
3543         spin_lock(&l3->list_lock);
3544         if (l3->shared) {
3545                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3546                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3547                 if (max) {
3548                         if (batchcount > max)
3549                                 batchcount = max;
3550                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3551                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3552                         shared_array->avail += batchcount;
3553                         goto free_done;
3554                 }
3555         }
3556
3557         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3558 free_done:
3559 #if STATS
3560         {
3561                 int i = 0;
3562                 struct list_head *p;
3563
3564                 p = l3->slabs_free.next;
3565                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3566                         struct slab *slabp;
3567
3568                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3569                         BUG_ON(slabp->inuse);
3570
3571                         i++;
3572                         p = p->next;
3573                 }
3574                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3575         }
3576 #endif
3577         spin_unlock(&l3->list_lock);
3578         ac->avail -= batchcount;
3579         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3580 }
3581
3582 /*
3583  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3584  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3585  */
3586 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3587 {
3588         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3589
3590         check_irq_off();
3591         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3592
3593         /*
3594          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3595          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3596          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3597          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3598          * the cache.
3599          */
3600         if (numa_platform && cache_free_alien(cachep, objp))
3601                 return;
3602
3603         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3604                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3605                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3606                 return;
3607         } else {
3608                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3609                 cache_flusharray(cachep, ac);
3610                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3611         }
3612 }
3613
3614 /**
3615  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3616  * @cachep: The cache to allocate from.
3617  * @flags: See kmalloc().
3618  *
3619  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3620  * if the cache has no available objects.
3621  */
3622 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3623 {
3624         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3625 }
3626 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3627
3628 /**
3629  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might be a slab entry.
3630  * @cachep: the cache we're checking against
3631  * @ptr: pointer to validate
3632  *
3633  * This verifies that the untrusted pointer looks sane;
3634  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3635  * part of the slab cache in question, but it at least
3636  * validates that the pointer can be dereferenced and
3637  * looks half-way sane.
3638  *
3639  * Currently only used for dentry validation.
3640  */
3641 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3642 {
3643         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3644         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3645         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3646         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3647         struct page *page;
3648
3649         if (unlikely(addr < min_addr))
3650                 goto out;
3651         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3652                 goto out;
3653         if (unlikely(addr & align_mask))
3654                 goto out;
3655         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3656                 goto out;
3657         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3658                 goto out;
3659         page = virt_to_page(ptr);
3660         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3661                 goto out;
3662         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3663                 goto out;
3664         return 1;
3665 out:
3666         return 0;
3667 }
3668
3669 #ifdef CONFIG_NUMA
3670 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3671 {
3672         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3673                         __builtin_return_address(0));
3674 }
3675 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3676
3677 static __always_inline void *
3678 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3679 {
3680         struct kmem_cache *cachep;
3681
3682         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3683         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3684                 return cachep;
3685         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3686 }
3687
3688 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3689 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3690 {
3691         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3692                         __builtin_return_address(0));
3693 }
3694 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3695
3696 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3697                 int node, void *caller)
3698 {
3699         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3700 }
3701 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3702 #else
3703 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3704 {
3705         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3706 }
3707 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3708 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3709 #endif /* CONFIG_NUMA */
3710
3711 /**
3712  * __do_kmalloc - allocate memory
3713  * @size: how many bytes of memory are required.
3714  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3715  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3716  */
3717 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3718                                           void *caller)
3719 {
3720         struct kmem_cache *cachep;
3721
3722         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3723          * __ with kmem_.
3724          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3725          * functions.
3726          */
3727         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3728         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3729                 return cachep;
3730         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3731 }
3732
3733
3734 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3735 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3736 {
3737         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3738 }
3739 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3740
3741 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3742 {
3743         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3744 }
3745 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3746
3747 #else
3748 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3749 {
3750         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3751 }
3752 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3753 #endif
3754
3755 /**
3756  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3757  * @cachep: The cache the allocation was from.
3758  * @objp: The previously allocated object.
3759  *
3760  * Free an object which was previously allocated from this
3761  * cache.
3762  */
3763 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3764 {
3765         unsigned long flags;
3766
3767         local_irq_save(flags);
3768         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3769         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3770                 debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(cachep));
3771         __cache_free(cachep, objp);
3772         local_irq_restore(flags);
3773 }
3774 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3775
3776 /**
3777  * kfree - free previously allocated memory
3778  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3779  *
3780  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3781  *
3782  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3783  * or you will run into trouble.
3784  */
3785 void kfree(const void *objp)
3786 {
3787         struct kmem_cache *c;
3788         unsigned long flags;
3789
3790         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3791                 return;
3792         local_irq_save(flags);
3793         kfree_debugcheck(objp);
3794         c = virt_to_cache(objp);
3795         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3796         debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(c));
3797         __cache_free(c, (void *)objp);
3798         local_irq_restore(flags);
3799 }
3800 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3801
3802 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3803 {
3804         return obj_size(cachep);
3805 }
3806 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3807
3808 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3809 {
3810         return cachep->name;
3811 }
3812 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3813
3814 /*
3815  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3816  */
3817 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3818 {
3819         int node;
3820         struct kmem_list3 *l3;
3821         struct array_cache *new_shared;
3822         struct array_cache **new_alien = NULL;
3823
3824         for_each_online_node(node) {
3825
3826                 if (use_alien_caches) {
3827                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3828                         if (!new_alien)
3829                                 goto fail;
3830                 }
3831
3832                 new_shared = NULL;
3833                 if (cachep->shared) {
3834                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3835                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3836                                         0xbaadf00d);
3837                         if (!new_shared) {
3838                                 free_alien_cache(new_alien);
3839                                 goto fail;
3840                         }
3841                 }
3842
3843                 l3 = cachep->nodelists[node];
3844                 if (l3) {
3845                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3846
3847                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3848
3849                         if (shared)
3850                                 free_block(cachep, shared->entry,
3851                                                 shared->avail, node);
3852
3853                         l3->shared = new_shared;
3854                         if (!l3->alien) {
3855                                 l3->alien = new_alien;
3856                                 new_alien = NULL;
3857                         }
3858                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3859                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3860                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3861                         kfree(shared);
3862                         free_alien_cache(new_alien);
3863                         continue;
3864                 }
3865                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3866                 if (!l3) {
3867                         free_alien_cache(new_alien);
3868                         kfree(new_shared);
3869                         goto fail;
3870                 }
3871
3872                 kmem_list3_init(l3);
3873                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3874                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3875                 l3->shared = new_shared;
3876                 l3->alien = new_alien;
3877                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3878                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3879                 cachep->nodelists[node] = l3;
3880         }
3881         return 0;
3882
3883 fail:
3884         if (!cachep->next.next) {
3885                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3886                 node--;
3887                 while (node >= 0) {
3888                         if (cachep->nodelists[node]) {
3889                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3890
3891                                 kfree(l3->shared);
3892                                 free_alien_cache(l3->alien);
3893                                 kfree(l3);
3894                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3895                         }
3896                         node--;
3897                 }
3898         }
3899         return -ENOMEM;
3900 }
3901
3902 struct ccupdate_struct {
3903         struct kmem_cache *cachep;
3904         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3905 };
3906
3907 static void do_ccupdate_local(void *info)
3908 {
3909         struct ccupdate_struct *new = info;
3910         struct array_cache *old;
3911
3912         check_irq_off();
3913         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3914
3915         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3916         new->new[smp_processor_id()] = old;
3917 }
3918
3919 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3920 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3921                                 int batchcount, int shared)
3922 {
3923         struct ccupdate_struct *new;
3924         int i;
3925
3926         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3927         if (!new)
3928                 return -ENOMEM;
3929
3930         for_each_online_cpu(i) {
3931                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3932                                                 batchcount);
3933                 if (!new->new[i]) {
3934                         for (i--; i >= 0; i--)
3935                                 kfree(new->new[i]);
3936                         kfree(new);
3937                         return -ENOMEM;
3938                 }
3939         }
3940         new->cachep = cachep;
3941
3942         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3943
3944         check_irq_on();
3945         cachep->batchcount = batchcount;
3946         cachep->limit = limit;
3947         cachep->shared = shared;
3948
3949         for_each_online_cpu(i) {
3950                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3951                 if (!ccold)
3952                         continue;
3953                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3954                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3955                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3956                 kfree(ccold);
3957         }
3958         kfree(new);
3959         return alloc_kmemlist(cachep);
3960 }
3961
3962 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3963 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3964 {
3965         int err;
3966         int limit, shared;
3967
3968         /*
3969          * The head array serves three purposes:
3970          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3971          * - reduce the number of spinlock operations.
3972          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3973          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3974          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3975          * Bonwick.
3976          */
3977         if (cachep->buffer_size > 131072)
3978                 limit = 1;
3979         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3980                 limit = 8;
3981         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3982                 limit = 24;
3983         else if (cachep->buffer_size > 256)
3984                 limit = 54;
3985         else
3986                 limit = 120;
3987
3988         /*
3989          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3990          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3991          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3992          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3993          * replaces Bonwick's magazine layer.
3994          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3995          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3996          */
3997         shared = 0;
3998         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3999                 shared = 8;
4000
4001 #if DEBUG
4002         /*
4003          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4004          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4005          */
4006         if (limit > 32)
4007                 limit = 32;
4008 #endif
4009         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4010         if (err)
4011                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4012                        cachep->name, -err);
4013         return err;
4014 }
4015
4016 /*
4017  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4018  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4019  * if drain_array() is used on the shared array.
4020  */
4021 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4022                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4023 {
4024         int tofree;
4025
4026         if (!ac || !ac->avail)
4027                 return;
4028         if (ac->touched && !force) {
4029                 ac->touched = 0;
4030         } else {
4031                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4032                 if (ac->avail) {
4033                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4034                         if (tofree > ac->avail)
4035                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4036                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4037                         ac->avail -= tofree;
4038                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4039                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4040                 }
4041                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4042         }
4043 }
4044
4045 /**
4046  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4047  * @w: work descriptor
4048  *
4049  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4050  * Purpose:
4051  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4052  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4053  *
4054  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4055  * again on the next iteration.
4056  */
4057 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4058 {
4059         struct kmem_cache *searchp;
4060         struct kmem_list3 *l3;
4061         int node = numa_node_id();
4062         struct delayed_work *work =
4063                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4064
4065         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4066                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4067                 goto out;
4068
4069         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4070                 check_irq_on();
4071
4072                 /*
4073                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4074                  * have established with reasonable certainty that
4075                  * we can do some work if the lock was obtained.
4076                  */
4077                 l3 = searchp->nodelists[node];
4078
4079                 reap_alien(searchp, l3);
4080
4081                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4082
4083                 /*
4084                  * These are racy checks but it does not matter
4085                  * if we skip one check or scan twice.
4086                  */
4087                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4088                         goto next;
4089
4090                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4091
4092                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4093
4094                 if (l3->free_touched)
4095                         l3->free_touched = 0;
4096                 else {
4097                         int freed;
4098
4099                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4100                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4101                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4102                 }
4103 next:
4104                 cond_resched();
4105         }
4106         check_irq_on();
4107         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4108         next_reap_node();
4109 out:
4110         /* Set up the next iteration */
4111         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4112 }
4113
4114 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4115
4116 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4117 {
4118         /*
4119          * Output format version, so at least we can change it
4120          * without _too_ many complaints.
4121          */
4122 #if STATS
4123         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4124 #else
4125         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4126 #endif
4127         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4128                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4129         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4130         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4131 #if STATS
4132         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4133                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4134         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4135 #endif
4136         seq_putc(m, '\n');
4137 }
4138
4139 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4140 {
4141         loff_t n = *pos;
4142
4143         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4144         if (!n)
4145                 print_slabinfo_header(m);
4146
4147         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4148 }
4149
4150 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4151 {
4152         return seq_list_next(p, &cache_chain, pos);
4153 }
4154
4155 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4156 {
4157         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4158 }
4159
4160 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4161 {
4162         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4163         struct slab *slabp;
4164         unsigned long active_objs;
4165         unsigned long num_objs;
4166         unsigned long active_slabs = 0;
4167         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4168         const char *name;
4169         char *error = NULL;
4170         int node;
4171         struct kmem_list3 *l3;
4172
4173         active_objs = 0;
4174         num_slabs = 0;
4175         for_each_online_node(node) {
4176                 l3 = cachep->nodelists[node];
4177                 if (!l3)
4178                         continue;
4179
4180                 check_irq_on();
4181                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4182
4183                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4184                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4185                                 error = "slabs_full accounting error";
4186                         active_objs += cachep->num;
4187                         active_slabs++;
4188                 }
4189                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4190                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4191                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4192                         if (!slabp->inuse && !error)
4193                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4194                         active_objs += slabp->inuse;
4195                         active_slabs++;
4196                 }
4197                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4198                         if (slabp->inuse && !error)
4199                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4200                         num_slabs++;
4201                 }
4202                 free_objects += l3->free_objects;
4203                 if (l3->shared)
4204                         shared_avail += l3->shared->avail;
4205
4206                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4207         }
4208         num_slabs += active_slabs;
4209         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4210         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4211                 error = "free_objects accounting error";
4212
4213         name = cachep->name;
4214         if (error)
4215                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4216
4217         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4218                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4219                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4220         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4221                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4222         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4223                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4224 #if STATS
4225         {                       /* list3 stats */
4226                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4227                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4228                 unsigned long grown = cachep->grown;
4229                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4230                 unsigned long errors = cachep->errors;
4231                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4232                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4233                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4234                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4235
4236                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4237                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4238                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4239                                 node_frees, overflows);
4240         }
4241         /* cpu stats */
4242         {
4243                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4244                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4245                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4246                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4247
4248                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4249                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4250         }
4251 #endif
4252         seq_putc(m, '\n');
4253         return 0;
4254 }
4255
4256 /*
4257  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4258  *
4259  * Output layout:
4260  * cache-name
4261  * num-active-objs
4262  * total-objs
4263  * object size
4264  * num-active-slabs
4265  * total-slabs
4266  * num-pages-per-slab
4267  * + further values on SMP and with statistics enabled
4268  */
4269
4270 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4271         .start = s_start,
4272         .next = s_next,
4273         .stop = s_stop,
4274         .show = s_show,
4275 };
4276
4277 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4278 /**
4279  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4280  * @file: unused
4281  * @buffer: user buffer
4282  * @count: data length
4283  * @ppos: unused
4284  */
4285 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4286                        size_t count, loff_t *ppos)
4287 {
4288         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4289         int limit, batchcount, shared, res;
4290         struct kmem_cache *cachep;
4291
4292         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4293                 return -EINVAL;
4294         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4295                 return -EFAULT;
4296         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4297
4298         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4299         if (!tmp)
4300                 return -EINVAL;
4301         *tmp = '\0';
4302         tmp++;
4303         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4304                 return -EINVAL;
4305
4306         /* Find the cache in the chain of caches. */
4307         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4308         res = -EINVAL;
4309         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4310                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4311                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4312                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4313                                 res = 0;
4314                         } else {
4315                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4316                                                        batchcount, shared);
4317                         }
4318                         break;
4319                 }
4320         }
4321         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4322         if (res >= 0)
4323                 res = count;
4324         return res;
4325 }
4326
4327 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4328
4329 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4330 {
4331         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4332         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4333 }
4334
4335 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4336 {
4337         unsigned long *p;
4338         int l;
4339         if (!v)
4340                 return 1;
4341         l = n[1];
4342         p = n + 2;
4343         while (l) {
4344                 int i = l/2;
4345                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4346                 if (*q == v) {
4347                         q[1]++;
4348                         return 1;
4349                 }
4350                 if (*q > v) {
4351                         l = i;
4352                 } else {
4353                         p = q + 2;
4354                         l -= i + 1;
4355                 }
4356         }
4357         if (++n[1] == n[0])
4358                 return 0;
4359         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4360         p[0] = v;
4361         p[1] = 1;
4362         return 1;
4363 }
4364
4365 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4366 {
4367         void *p;
4368         int i;
4369         if (n[0] == n[1])
4370                 return;
4371         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4372                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4373                         continue;
4374                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4375                         return;
4376         }
4377 }
4378
4379 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4380 {
4381 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4382         unsigned long offset, size;
4383         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4384
4385         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4386                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4387                 if (modname[0])
4388                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4389                 return;
4390         }
4391 #endif
4392         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4393 }
4394
4395 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4396 {
4397         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4398         struct slab *slabp;
4399         struct kmem_list3 *l3;
4400         const char *name;
4401         unsigned long *n = m->private;
4402         int node;
4403         int i;
4404
4405         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4406                 return 0;
4407         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4408                 return 0;
4409
4410         /* OK, we can do it */
4411
4412         n[1] = 0;
4413
4414         for_each_online_node(node) {
4415                 l3 = cachep->nodelists[node];
4416                 if (!l3)
4417                         continue;
4418
4419                 check_irq_on();
4420                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4421
4422                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4423                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4424                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4425                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4426                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4427         }
4428         name = cachep->name;
4429         if (n[0] == n[1]) {
4430                 /* Increase the buffer size */
4431                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4432                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4433                 if (!m->private) {
4434                         /* Too bad, we are really out */
4435                         m->private = n;
4436                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4437                         return -ENOMEM;
4438                 }
4439                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4440                 kfree(n);
4441                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4442                 /* Now make sure this entry will be retried */
4443                 m->count = m->size;
4444                 return 0;
4445         }
4446         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4447                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4448                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4449                 seq_putc(m, '\n');
4450         }
4451
4452         return 0;
4453 }
4454
4455 const struct seq_operations slabstats_op = {
4456         .start = leaks_start,
4457         .next = s_next,
4458         .stop = s_stop,
4459         .show = leaks_show,
4460 };
4461 #endif
4462 #endif
4463
4464 /**
4465  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4466  * @objp: Pointer to the object
4467  *
4468  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4469  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4470  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4471  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4472  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4473  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4474  * must not be freed during the duration of the call.
4475  */
4476 size_t ksize(const void *objp)
4477 {
4478         BUG_ON(!objp);
4479         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4480                 return 0;
4481
4482         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4483 }
4484 EXPORT_SYMBOL(ksize);